计算机辅助设计制造习题解答

1、计算机辅助设计（CAD ）概念：利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能力，辅助设计人员完成工程或产品的设计、分析计算及图样绘制等工作，从而获得理想的设计目标并获得预期成果的一种技术。

2、CAD/CAM 技术的发展过程
3、CAD 技术的发展趋势：目前CAD 技术正在向集成化、智能化、网络化的方向发展。

4、CAD 系统结构硬件：中央处理器、输入设备、输出设备、存储器、网络通信设备。

CAD 系统结构软件：系统软件、支撑软件、应用软件。

二维图形的变换形式：图形不变坐标系改变、图形改变坐标系不变。

5、设计资料的类型：数表和线图。

设计资料的处理方法：公式化、数据文件、数据库。

6、设计数据的差值方法：线性插值法、抛物线插值法、拉格朗日插值法。

7、设计曲线的拟合方法和原理
设计曲线的拟合方法：最小二乘法。

最小二乘法原理：将由实验得到或绘图经离散后得到的m 个点在坐标系中画出来，假设这些点得到的拟合公式为y=f （x ），每个节点处的偏差为i e =f （i x ）-i y ，i=1,2,2...m ，如果将每个点的偏差值直接代数相加，则有可能因为正负偏差的抵消而掩盖整个误差程度，不能正确反映拟合公式的精确度，为此，将所有节点的偏差取平方值并求和，得到
∑=m 1i 2
i e =()2m 1
i i
i y x f ∑=-）（，让偏差平方和达到最小，即最小二乘法的曲线拟合。

8、几种坐标系的概念：用户坐标系、设备坐标系、假想设备坐标系。

用户坐标系（世界坐标系）：坐标轴上的单位由用户自己确定，用来定义二维或三维世界中的物体。

设备坐标系（物理坐标系）：图形显示器或绘图机自身的一个坐标系。

假想设备坐标系（标准设备坐标系）：从世界坐标系到设备坐标系的变换中插入的一个坐标系，使所编制的软件方便地应用于不同的设备上。

9、二维图形的变换方法：比例变换、平移变换、旋转变换、对称变换、错切变换。

1、 几何建模的概念：将物体的几何信息以及相关的属性输入计算机，计算机以数据的形式将物体的信息储存起来。

2、几何建模的三种方式：线框建模、表面建模、实体建模。

线框建模：采用点、直线、圆弧及自由曲线来构造三维模型的方法。

表面建模：通过对物体表面进行描述的建模方法。

实体建模：利用一些体素通过布尔运算构成所需的简单或复杂的实体的方法。

3、实体建模的表示方法和定义
a 边界表示法B-REP ：采用“点-边-面-体”的方式来表示物体，他以物体的边界为基础，通过描绘实体的表面边界来描述实体。

b 实体结构几何法CSG ：利用已有的基本体素，根据实体的结构将实体视为由不同的基本体素通过布尔运算而得到。

c 混合模式B-REP+CSG 表示法
4、特征建模的定义：它是几何建模技术发展的最新阶段，用符合设计思想的特征来定义零件，是实现CAD/CAPP/CAM 集成的重要手段，也是网络化制造研究中进行产品图形设计的基础。

5、a 特征的定义：一个对象上所具有的全部信息，不仅仅局限于实体的形状、结构，而且
包含了对象从设计到制造全过程的所有信息，包括该对象的几何形状、功能和属性。

b特征的类型：几何形状的特征、管理特征、技术特征、材料特征、精度特征、装配特征。

1、计算机辅助工艺设计的概念（CAPP）：利用计算机技术辅助工艺师完成零件从毛胚到成品的设计和制造过程，是将产品的设计信息转换为制造信息的一种技术。

2、CAPP的优点和特点：
1）缩短工艺设计周期，保证工艺设计的质量，提高产品在市场上的竞争力。

2）将工艺师从繁重的、重复性的手工劳动中解放出来，使其能将主要精力投入到新产品的开发、工艺装备的改进及新工艺的研究等创造性的工作中。

3）继承老工艺师的丰富经验，以保证企业工艺设计的可继承性。

4）有利于实现企业工艺设计的标准化和最优化。

5）满足现代制造业的需要，并为实现计算机集成制造系统创造必要的技术基础。

3、CAPP系统的类型：检索式CAPP系统、派生式CAPP系统、创成式CAPP系统、半创成式CAPP系统、智能型CAPP系统。

4、CAPP系统构成模块：信息输入界面、零件信息输入模块、工艺决策模块、工艺数据库/知识库、工艺文件输出模块。

5、成组技术的定义：成组技术的理论基础是相似性，核心是成组工艺。

成组工艺与计算机技术，数控技术，相似论，方法论，系统论等相结合，就形成了成组技术。

6、成组技术的三种基本编码结构：层次结构、链式结构、混合结构。

7、专家系统：知识+推理：是人工智能的一个分支，它是一个智能的计算机程序，即运用知识和推理步骤来解决只有专家才能解决的复杂问题的系统。

8、网络化CAPP系统：以网络数据库为基础，实现工艺卡片的定制、用户管理和工艺资源管理。

分为服务器端和客户端，服务器端主要存储数据库和系统管理程序，客户端是具体的操作部分，其数据部分从服务器读取，生成的文件要传输到服务器进行保存。

服务器端包括知识库、工艺数据库、企业资源数据库和系统数据库。

客户端包括主控模块、系统管理模块、工艺制定模块和工艺管理模块。

1、计算机辅助制造（CAM）概念：
狭义：只从产品设计到加工制造之间的一切生产准备活动，包括CAPP、NC编程、工时定额计算、生产计划及资源需求计划制定等。

广义：除包括其狭义定义的所有内容外，还包括制造活动中与物流有关过程的监视、控制和管理。

2、数字化制造的概念：用数字化定量、表述、存储、处理和控制产品生产的方法，支持产品全生命周期和企业的全局优化运作，它是CAD/CAM/CAE集成化技术，是以MRPII、MIS、PDM为主体的制造信息支持系统。

3、CAM发展历程和趋势：第一代CAM：APT，第二代CAM：曲面CAM系统，新一代CAM系统将采用面向对象、面向工艺特征的基本处理方式，使系统的自动化水平、智能化程度大大提高。

1、数控加工技术的概念：是一种自动化加工技术，包括了计算机技术，自动控制技术以及电气传动、测量、监控和机械制造等科学的内容。

有人定义泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。

数控机床就是应用数字化信息实现机床控制的一种技术。

2、数控机床的组成：程序载体、输入装置、数控装置、强电控制装置、伺服控制装置、机床；
工作原理：数控机床把对机床的各种控制、操作要求、需要加工零件的几何和工艺信息
等，用数字和文字编码的形式表示出来，再通过信息载体送给专用电子计算机或数控装置，经过计算机的变换处理，发出各种指令，控制机床按照预先要求的操作顺序依次动作，自动的进行工作。

数控机床是由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体组成。

3、数控编程的定义：把零件的图形尺寸、工艺工程、工艺流程、机床的运动和刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程，再送入数控系统。

数控编程的内容：分析零件图纸、确定加工工艺过程、计算走刀轨迹、得出刀位数据、编写零件加工程序、制作控制介质、校对程序及首件试加工。

数控编程的步骤：分析零件图样、工艺处理阶段、数学处理阶段、编写程序单、制作控制介质、程序校验和首件试加工。

1、产品数据管理（PDM）概念：以软件为基础，是一项用来管理所有与产品相关信息和所有与产品有关过程的技术。

2、PDM系统的体系结构：第一层是支持层、第二层是面向对象层、第三层是核心功能层、第四层是用户层。

PDM的功能：电子仓库（核心功能）、工作流和过程管理、产品结构与配置管理、检视和批阅、扫描与成像、设计检索和零件库、项目管理、电子协作、工具与集成件。